高架橋梁柱帽與柱頂系梁結(jié)構(gòu)施工
——浦東國際機場北通道（申江路—主進(jìn)場路）新建工程施工18標(biāo)

趙曄

（上海浦東城市建設(shè)實業(yè)發(fā)展有限公司，上海市 200136）

1 工程概況

本標(biāo)段工程為上海市浦東國際機場北通道（申江路－主進(jìn)場路）新建工程18標(biāo)，位于上海市浦東新區(qū)川沙鎮(zhèn)，工程西起華夏東路與A30西側(cè)匝道交叉中心西約100 m，東至華夏東路與華洲路交叉中心東約100 m，工程施工范圍為K11+938～K13+399.673，全長1 461.673 m，線路橫跨A30匝道。

上海市浦東國際機場北通道（申江路－主進(jìn)場路）新建工程18標(biāo)范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)計高架主線為雙向8車道，寬度為30.5 m；地面道路為雙向6車道，規(guī)劃紅線寬度為50 m；兩側(cè)綠化用地寬度為20 m。上海市浦東國際機場新建工程18標(biāo)段路橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖1。

圖1 上海市浦東國際機場新建工程18標(biāo)段路橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：mm）

本標(biāo)段主線高架橋梁工程下部結(jié)構(gòu)共有0#～40#承臺、橋墩、14聯(lián)現(xiàn)澆箱梁組成，另外在漸變段有16個小承臺，承臺墊層為厚10 cm的C20素混凝土墊層。各橋墩均設(shè)承臺，承臺分別為矩形C30鋼筋混凝土，承臺截面尺寸見表1。

表1 承臺截面尺寸

本標(biāo)段高架橋梁主線橋的下部結(jié)構(gòu)橋墩均為柱式橋墩，不設(shè)蓋梁。主線橋中墩為雙柱式墩身，在雙柱式主線橋墩的立柱頂部設(shè)置C40鋼筋混凝土橫向系梁；主線橋邊墩為獨立柱式墩身。兩者墩身均為矩形柱式墩身，四周倒圓角，不同之處是中墩頂上部位置的墩身立柱頂面在外側(cè)橫橋向弧形適當(dāng)擴大，形成漸變的擴大喇叭造型；邊墩身頂部的立柱頂面除橫向外沿縱橋向雙面弧形適當(dāng)擴大，形成花瓶造型，以確?？v橋向放置2排盆式支座。主線橋中墩喇叭造型或花瓶造型的墩頂柱帽高度為6 m，而邊墩的喇叭造型或花瓶造型的墩頂柱墩高度為4 m。

2 花瓶形柱帽及柱頂系梁施工

花瓶形柱帽及柱頂系梁的施工由于形狀特殊，均為弧形的變截面，對模板的要求很高，工藝要求也高，容易出現(xiàn)安全和質(zhì)量事故，是本工程項目的重點和難點，施工時應(yīng)引起高度重視。本標(biāo)段工程的主線橋墩身立柱頂和各邊墩身立柱頂均設(shè)柱帽，且柱帽為漸變截面，柱帽底截面尺寸與下方的立柱截面相同，柱頂?shù)慕孛娉叽鐒t各不相同，且漸變過程均為弧形，形狀類似花瓶形；同時本標(biāo)段工程大部分主線橋雙立柱式中墩在柱帽頂位置均設(shè)橫向系梁。柱帽頂?shù)慕孛娉叽缫?guī)格型號較多，而系梁的規(guī)格型號和長度基本一致。其中主線高架橋的柱帽頂截面尺寸共有3種，分別為（橫×縱）：2.9 m×2.0 m、2.9 m×2.6 m、2.9 m×2.4 m；各邊墩柱帽頂截面尺寸分2種，分別為：2.77 m×2.0 m和2.77 m×2.4 m；主線高架橋中墩柱帽頂間的系梁截面規(guī)格尺寸為（寬×高）1.6 m×2.68 m，施工時中墩柱帽和柱帽頂系梁將進(jìn)行整體施工。花瓶形獨立柱帽施工工藝流程框圖見圖2。

圖2 花瓶形獨立柱帽施工工藝流程框圖

2.1 基坑回填壓實

柱帽及系梁澆筑支架的剛度和穩(wěn)定性，是確保橋墩柱帽及系梁外型尺寸的重要因素。本標(biāo)段工程現(xiàn)狀地面均為現(xiàn)狀華夏東路，因此對于現(xiàn)狀道路范圍的地坪不需作特殊加固，僅需對承臺施工開挖的基坑回填范圍進(jìn)行加固處理，以免產(chǎn)生不均勻沉降。承臺基坑需分層回填壓實，并在表面鋪設(shè)一層厚25 cm的C25混凝土層與原路面齊平，防止雨水沖刷，確保地基承載力均勻。

2.2 支架布置

承力支架決定采用鋼管腳手架，鋼管采用?48×3.0 mm的統(tǒng)一型號。由于立桿最大高度在17 m左右，故采用單桿連接支撐，而立桿高度為漸變的，為了節(jié)約材料，亦可采用2只以上扣件搭接接長。

由于本工程柱帽和系梁高度較高，荷載較大，確定鋼管立柱橫距為0.4 m，縱距為0.4 m，橫桿步距1.5 m，并適當(dāng)布置剪刀撐。支架布置完成后，對其進(jìn)行受力驗算以確保支架安全可靠。

施工過程中應(yīng)對頂端放槽鋼的橫桿與立桿之間的扣件作重點檢查，確保支架的整體穩(wěn)定。

立柱橫梁支架模板圖見圖3。

圖3 立柱橫梁支架模板圖（單位：mm）

2.3 模板施工

由于柱帽形狀為花瓶形，截面尺寸僅比相應(yīng)的立柱截面略大，而柱帽頂系梁又直接與柱帽連接，為確保質(zhì)量和柱帽的外觀，柱帽和系梁模板計劃采用工廠定制加工的四片式定型鋼模。橋墩曲線段模板立面圖見圖4。

圖4 橋墩曲線段模板立面

施工時將系梁底模斜鋪在支架上部的擱柵上進(jìn)行固定。而柱帽由于范圍較小，且側(cè)面為弧線，無法直接采用支架進(jìn)行固定，因此柱帽采用抱箍托架系統(tǒng)進(jìn)行固定，即在施工好的立柱頂下相應(yīng)位置設(shè)置預(yù)制好的與立柱截面尺寸相同的定制鋼抱箍，且在抱箍下設(shè)置小托架與支撐，確保槽鋼抱箍的位置穩(wěn)定不下滑。同時由于柱帽所處的位置較高，為確保柱帽頂?shù)奈恢脺?zhǔn)確，在柱帽頂部周圍設(shè)多道纜風(fēng)繩進(jìn)行定位、固定，并搭設(shè)鋼管支架進(jìn)行輔助固定，輔助固定支架與系梁支架的搭設(shè)方法基本一致，且與系梁支架同步整體搭設(shè)，以增加支架的穩(wěn)定性?；ㄆ啃沃倍ㄐ弯撃＜庸r，鋼模底部應(yīng)加長一段長0.1 m的與立柱截面尺寸相同的定型鋼模，以便柱帽定型鋼模與立柱的連接。整個定型鋼模也按立柱鋼模的型式加工成方框型整節(jié)模板，并設(shè)置方框定型鋼模的縱、橫肋，拼裝時采用對拼式螺栓連接。

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系梁模板采用三片式定型鋼模，底模鋪設(shè)在鋼管支架上方的方木格柵上，兩側(cè)模則固定在底模上，且底模與側(cè)模間，以及底模、側(cè)模與柱帽模板間也均采用對拼螺栓連接固定，并在側(cè)模的上、下方采用?18對拉螺桿進(jìn)行固定。

定型鋼模鋪完后，再用儀器檢驗柱帽和系梁的標(biāo)高和邊線。待模板全部安裝后，再對其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

定型鋼模的接縫處采用泡膜雙面膠，以防混凝土漏漿；底模接縫處用粘酯嵌填密實打光，并在混凝土澆筑前先澆筑2～3 cm同級配水泥砂漿。

施工腳手架不得與模板及支架相連，模板在使用前要涂刷脫模劑，外露面模板和脫模劑，應(yīng)采用同一品種，不能使用易粘在混凝土上或使混凝土變色的油料；固定在模板上的預(yù)埋件和預(yù)留孔須安裝牢固，位置準(zhǔn)確。

澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)派專人看模，發(fā)現(xiàn)模板有超過允許偏差變形的可能時，應(yīng)及時糾正。

3 柱帽模板設(shè)計計算書

3.1 模板截面選擇

模板豎肋采用10#槽鋼，間距32.5 cm，橫肋采用2×18#槽鋼，間距67.5 cm。

查得10#槽鋼截面慣性矩Ix和截面抵抗矩Wx特性如下：Ix=198.3 cm4；Wx=39.7 cm3。

查得18#槽鋼截面慣性矩Ix和截面抵抗矩Wx特性如下：Ix=1 272.7 cm4；Wx=141.4 cm3。

3.2 荷載計算

取F=7.2×104N/m2，另考慮振動荷載4×103N/m2，則：

式中：γ 為混凝土密度，取 γ=2.4×104N/m3；t0為混凝土初凝時間，取t0=7 h；β1為外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取β1=1.0，摻具有緩凝作用外加劑時取β1=1.2，這里取1.2：β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，坍落度小于3 cm時取0.85，5～9 cm時取1.0,11～15 cm時取1.15,這里取1.15；V為混凝土灌注速度，m/h，這里取2 m/h；H為混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m。

3.3 豎肋計算

豎肋可視為跨度為67.5 cm的多跨連續(xù)梁，為了計算方便，簡化為1跨67.5 cm的簡支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計算結(jié)果偏安全。

由上述計算可知，強度檢算通過。

3.4 橫龍骨計算

橫龍骨可簡化為1跨1 450 cm的簡支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計算結(jié)果偏安全。

由上述計算可知，強度檢算通過。

3.5 拉桿驗算

由上述計算可知，檢算通過。

3.6 豎肋撓度計算

由上述計算可知，檢算通過。

3.7 橫龍骨撓度計算

由上述計算可知，檢算通過。

3.8 鋼板撓度計算

通過計算檢算,鋼模設(shè)計符合力學(xué)要求，能充分滿足施工需要。

4 鋼筋施工

鋼筋均采用Ⅱ級鋼筋，進(jìn)場的鋼筋均應(yīng)有質(zhì)保單。

鋼筋在使用前必須按《市政橋梁施工技術(shù)規(guī)范》（DBJ 01-56—2001）驗收，分批做好原材料及焊接試驗，試驗合格后方能使用。

按圖紙精確地放出鋼筋大樣，按放樣單進(jìn)行下料彎配。

鋼筋采用工地現(xiàn)場加工，由于骨架筋形狀相似，因此需按編號成批分開堆放，防止使用時混淆。

鋼筋采用現(xiàn)場成型的方法，其與立柱鋼筋的連接采用亞弧焊，以保證焊接質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。鋼筋車間應(yīng)設(shè)置加工棚以防止鋼筋生銹。

對系梁的底部、兩側(cè)面及柱帽的各外露面都要掛混凝土保護(hù)層墊塊，混凝土墊塊采用半圓型墊層，避免拆模后混凝土墊層外露產(chǎn)生色差，影響外觀質(zhì)量。鋼筋骨架綁扎應(yīng)牢固，防止混凝土施工時變形；對柱帽頂部鋼筋較密處，施工混凝土應(yīng)進(jìn)行碎石顆粒級配調(diào)整，以防止由于粗骨料過大嵌入鋼筋而引起混凝土不均勻。

5 混凝土施工和養(yǎng)護(hù)

花瓶形柱帽和柱帽頂系梁混凝土強度等級標(biāo)號均為C40，采用商品混凝土、泵送澆筑，機械振搗密實。柱帽和系梁混凝土分層進(jìn)行澆筑，分層厚度不大于30 cm，而系梁澆注時從中央向兩端柱帽根部澆搗，以消除根部混凝土的裂縫，并與柱帽整體現(xiàn)澆，且必須一次性澆筑完成。

澆筑工應(yīng)分區(qū)段各負(fù)其責(zé)，確保振搗到位，不得漏振。混凝土澆筑高度達(dá)50 cm時，敲擊側(cè)模檢查混凝土的密實性。插入式振搗器在模板附近處應(yīng)慢慢拔出，便于混凝土的氣泡逸出，并不得于模板接觸振搗。混凝土澆筑完畢后應(yīng)及時收漿抹面，用泡沫薄板遮蓋，經(jīng)常灑水保持混凝土濕潤狀態(tài)，做好養(yǎng)生工作。若遇氣溫高或太陽暴曬時，則應(yīng)在混凝土初凝后即覆蓋泡沫薄板以免混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。

6 拆除模板

墩頂系梁的底模板必須在混凝土強度達(dá)到70%以上時方可拆除。拆除模板時應(yīng)小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁使用粗暴的方法，避免混凝土掉角而影響外觀。

7 結(jié)語

由于采用定制化的精心設(shè)計、制作，異形化的柱帽與系梁模板成為了有機的整體。通過嚴(yán)密的構(gòu)造處理，使立柱與柱帽順暢、平穩(wěn)連接，達(dá)到了整個橋墩在力學(xué)與美學(xué)上完全符合設(shè)計的初衷。